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  焦化废水是一种高浓度的毒性工业废水,其水质成分十分复杂,其中以酚类为主,约占总体的70%,而苯酚又占酚类的40%。此外,还含有多种多环芳香烃和杂环类有机物化合物,如苯、萘、菲、蒽、吡啶、苯并芘、喹啉、异喹啉、吲哚、联苯、咔唑、咪唑、吡咯、荧蒽、芴,等。这些物质大多有毒且难于降解,其中一些还是直接或间接的强致癌物[1]。焦化废水治理一直是个国际性难题,也是国内废水治理的重点。

  焦化废水的处理一般有物理法、化学法、生物法。与其他两种方法相比,生物法具有经济,高效的优点,尤为重要的是它可以实现无害化,不会造成二次污染、处理容量大,已经成为目前国内外主要采用的废水治理技术。由于微生物系统具有复杂的生物多样性,在不同环境系统的应用中,表现出极大的异样性,为此,国内外研究者对生物处理技术进行了大量的研究,极大地推动了微生物技术在焦化废水处理中的发展。

  2 生物技术在焦化废水处理中的研究进展

  2.1 普通活性污泥法

  作为传统的废水生物处理技术,活性污泥法在水污染治理中发挥了极其重要的作用,目前已成为炼钢、焦化、煤气等诸多的行业工业废水的主要治理方法。

  活性污泥法虽然具有运行维护简单、处理量大等优点,但其占地面积大,对一些小型的企业不太适用。特别是在焦化废水的处理中,由于焦化废水水质成分复杂,含有许多有毒物质,对微生物的生长产生抑制作用,使活性污泥中的某些微生物丧失活性,现在国内传统活性污泥法处理焦化废水普遍存在的问题是处理后废水的氨氮和COD两项污染物超标。

  2.2 生物流化床

  生物流化床处理污水的研究和应用始于20世纪70年代的美国,国内对生物流化床的研究始于70年代末[2~3]。生物流化床是以砂、焦炭、活性炭这类颗粒材料为载体,水流自下向上流动,使载体处于流化状态。在载体表面生长、附着生物膜,载体粒径一般为1.0~2.0mm。生物流化床既有完全混合式活性污泥法的高效率,又有生物膜法承受负荷变化冲击的双重优点,具有良好的处理效果。

  Paul等人[4]用流化床反应器(FBR)对加拿大Algome钢厂焦化废水的应用处理进行了研究,其中废水流量40m3/h,含酚质量浓度为1000mg/L,并加入等量的稀释水以控制水温。2周后,流化床反应器出水中酚的去除率达99%;5周后,硫氰酸盐的质量浓度降至5mg/L以下。

  耿艳楼等[5]采用厌氧-缺氧-好氧工艺流程,以生物膜作为厌氧、缺氧反应器,循环式生物流化床作为好氧反应器进行了焦化废水治理中试应用研究。实验结果表明,当系统进水CODCr浓度小于1200mg/L,系统水力停留时间为44h时,出水CODCr小于250mg/L;较高的进水NH3-N浓度可严重影响NH3-N去除,但对CODCr去除几乎无影响。

  2.3 固定微生物技术

  固定化微生物技术,是国际上从20世纪60年代后期开始发展起来的一项技术,它是通过化学或物理手段将游离的微生物固定在载体上使其高度密集,并使其保持活性反复利用,有针对性地处理含有难降解有毒的废水的方法。最初主要用于工业微生物发酵生产,20世纪70年代后期开始应用于废水处理。固定化微生物技术具有微生物密集度高,反应迅速,耐毒害能力强,微生物流失少,产生的污泥量小等诸多优点。

  固定化微生物技术目前在国内还没有统一的分类标准,主要有结合固定法(吸附法)、交联固定化、包埋固定化等几种方法[6]。

  结合固定法是通过物理、化学的方法,将微生物附着在特定的载体上。该方法操作简单,对微生物的活性影响很小,但是载体上能负载的微生物的数量有限。

  交联固定法是通过两个以上官能团的试剂直接与微生物表面的反应基团进行交联,形成共价健来固定微生物,此法化学反应激烈,对微生物的活性影响较大,且大多数交联剂的价格昂贵,故不常使用。

  包埋固定法是使微生物扩散进入多孔性载体内部,或利用高聚物在形成凝胶时将微生物包埋在其内部。该法操作简单,对微生物活性影响小,制作的固定化微生物球的强度高,是目前研究最广泛的固定化方法。包埋法又可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋。

  吴立波[7]等人以喹啉为唯一碳源,从首都钢铁公司焦化厂回收车间ballbetapp池的样水中培育高效降解菌,使其附着在陶粒载体上,然后在以活性污泥处理焦化废水时,比较了投加高效菌和投加附着高效菌的陶粒两种情况的生物降解特性,试验结果表明,投加降解喹啉高效菌强化活性污泥法处理焦化废水时,若只投加悬浮相菌种,泥龄降低时,反应器高效活性丧失。如果投加附着有高效菌种的陶粒构成复合反应器,由于附着相菌种活性只是受反应器内基质环境变化的影响,与泥龄变化无关,因此在泥龄较低时,仍能保持一定的高效降解活性。

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